可變?nèi)遣óa(chǎn)生器.doc

1、；2011 級(jí)；模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)可變?nèi)遣òl(fā)生器姓名何攀學(xué)號(hào)20117208院、系、部電氣工程系班號(hào)方1110-4完成時(shí)間2013年6月30日摘要在模擬和數(shù)字電路系統(tǒng)中，常常需要各種波形的信號(hào)特別是正弦波、方波、 三角波等基礎(chǔ)波形，用來(lái)作為測(cè)試信號(hào)，控制信號(hào)或信號(hào)源等。為此我們需要能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的，失真度小的信號(hào)發(fā)生器。本課程設(shè)計(jì)要求做一個(gè)能產(chǎn)生可變?nèi)遣ǖ陌l(fā)生器。在理論上555定時(shí)器可以產(chǎn)生方波。 若在 555 定時(shí)器后面再接一個(gè)積分電路，這樣理論上了可以把方波轉(zhuǎn)換成三角波。 本課題設(shè)計(jì)是基于555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和積分電路來(lái)產(chǎn)生占空比可調(diào)的三角波波形信號(hào)，以用于不同功能的電路。關(guān)鍵詞

2、： 波形 積分電路555定時(shí)器word 文檔可編輯第1 章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1第2 章設(shè)計(jì)主體 12.1 設(shè)計(jì)原理 12.2 電路構(gòu)成與解析 12.2.1 占空比可調(diào)的多諧振蕩器 12.2.2 積分電路 22.3 設(shè)計(jì)方案及電路圖 32.3.1 原理框圖 3第3 章調(diào)試與性能分析 4第4 章結(jié)論 6第5 章設(shè)計(jì)收獲和體會(huì) 6第6 章參考文獻(xiàn) 7第 1 章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)名稱:可變?nèi)遣òl(fā)生器。內(nèi)容與要求：試用555 構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，提供基準(zhǔn)脈沖，并通過(guò)積分電路,設(shè)計(jì)一可變?nèi)遣óa(chǎn)生器。第 2 章 設(shè)計(jì)主體用 555 構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，提供基準(zhǔn)脈沖，并通過(guò)積分電路,設(shè)計(jì)一可變?nèi)?/p>

3、波產(chǎn)生器。2.1 設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)是利用555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生占空比可調(diào)的方波，產(chǎn)生方波以后，在運(yùn)用集成運(yùn)放構(gòu)成的積分電路將占空比可調(diào)的方波轉(zhuǎn)換成占空比可調(diào)的三角波。 當(dāng)改變多諧振蕩電路中的滑動(dòng)變阻器的滑片位置時(shí)，三角波的占空比將發(fā)生變化。能夠同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波的電路形式很多，常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)方法有以下幾種：由555定時(shí)器或單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生方波，然后將方波送入積分電路得到三角波，構(gòu)成方波 三角波發(fā)生電路；有施密特觸發(fā)器和積分電路構(gòu)成產(chǎn)生方波 三角波發(fā)生電路；由正弦波發(fā)生器（如文氏電橋振蕩器）產(chǎn)生正弦波，然后將正弦波送入過(guò)零比較器得到方波，再將方波積分得到三角波，由此構(gòu)成方波三角波發(fā)生電路。2

4、.2 電路構(gòu)成與解析2.2.1 占空比可調(diào)的多諧振蕩器多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換，故又稱它為無(wú)穩(wěn)態(tài)電路。多諧振蕩器的電路形式很多，常用有RC 環(huán)形多諧振蕩器。利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娞匦?，把電容C 充電和放電回路隔離開(kāi)來(lái)，再加上一個(gè)電位器，便可構(gòu)成占空比可調(diào)的多諧振蕩器（當(dāng)5端口不用時(shí)，一般都通過(guò)個(gè)0.01 F的電容接地，以免旁路高頻干擾）。R 1.R 2 一7V I162V C1CV CC8555VCC1RDvo0.01li

5、F圖2-1占空比可調(diào)的多諧振蕩器圖由于二極管的引導(dǎo)作用，電容C的充電時(shí)間常數(shù)：2R2c放電時(shí)間常數(shù)：2 R2c通過(guò)與上面相同的分析計(jì)算過(guò)程可得：T1=0.7RC ,T2=0.7R2c占空比：T1T10.7RCR1q - T T1 T2 0.7 R1C 0.7R2C R1 R2只要改變電位器滑動(dòng)端的位置，可以方便地調(diào)節(jié)占空比q,當(dāng)R R2時(shí)，q 0.5,U0就成為對(duì)稱的矩形波。2.2.2積分電路積分電路主要用于波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除及反饋控制中的積分補(bǔ)償?shù)葓?chǎng)合。右圖是一個(gè)典型的積分電路圖。由圖可以看出，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)了一個(gè)電阻后經(jīng)過(guò)反饋流到電容上，但此時(shí)認(rèn)為電容的初始電量為零， 故此時(shí)給

6、電容充電。由理想 運(yùn)算放大器的虛短虛斷性質(zhì)可推出：1Uo Uc icdtC所以：1Uo Ui dt Uo(0)RC如果把R1和C換個(gè)位置，就成了微分電路(但輸入的電壓應(yīng)該是交流信號(hào)才可 通過(guò)電容)。上面討論的運(yùn)算放大器是基于電壓放大器基礎(chǔ)之上的。積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理很簡(jiǎn)單，都是基于電容的充放電原理，這里就不詳細(xì)說(shuō)了，這里要提的是電路的時(shí)間常數(shù)RC,構(gòu)成積分電路的條件是電路的時(shí)間常數(shù)必須要大于或等于10倍于輸入波形的寬度。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的積分成正比的電路，稱為積分電路。積分電路圖：圖2-2 積分電路圖積分電路的作用：將矩形波變成鋸齒波

7、或三角波；抑制干擾脈沖和無(wú)用脈沖2.3設(shè)計(jì)方案及電路圖2.3.1 原理框圖原理框圖如下：圖2-3 原理框圖2.3.2 仿真電路圖在理論上555定時(shí)器可以產(chǎn)生方波。若在555定時(shí)器后面再接一個(gè)積分電路, 樣理論上了可以把方波轉(zhuǎn)換成三角波，如下圖一5V10kOKe-y=A圖2-4 仿真電路圖第3章調(diào)試與性能分析用555構(gòu)成無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，提供基準(zhǔn)脈沖，并通過(guò)積分電路，按照?qǐng)D2-4連 接，制成可變?nèi)遣óa(chǎn)生器。產(chǎn)生的方波：9870KJ1602 mt0.000 V1W2 mO OM ¥O.OOOV封魂遞*i4a比例 lOOusQv 比例 加¥Qy 比例5fm皮司圖3-1產(chǎn)生的方波

8、圖產(chǎn)生的三角波:示源疆-X就1fefo保存比解5GEQ、Y11.43S mV11.438 m¥ 0.000 V-15.067 V-U.QS7V a ag、時(shí)觸比例 50皿3*&、1力U +門(mén) 4Ti-Tl邊召J 1-j ' A | :da m.時(shí)同 ILJWf L： 38 F 0.000 s比例3噸小 v依 fl圖3-2產(chǎn)生的三角波圖占空比調(diào)解后的三角波:示震蠢-XSC1圖3-3 占空比調(diào)節(jié)后的三角波圖注：通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)調(diào)節(jié)三角波占空比。第4章結(jié)論在這次設(shè)計(jì)中，確實(shí)遇到了不少麻煩，比如對(duì)這次波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)，雖然最終 得到了需要的波形，但是里面還有許多不足

9、之處需要改進(jìn)。 通過(guò)555無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩 器產(chǎn)生方波，利用積分電路可以得到三角波。但是對(duì)，RS觸發(fā)器以及延時(shí)電路的理解還有很大的不足，及以及仿真軟件的使用，以及在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中示波器不能顯示正確 的波形，需要依次排查錯(cuò)誤，還有在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)并不能改變占空比等問(wèn)題， 獨(dú)立動(dòng)手去設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，經(jīng)過(guò)多分析和向其他同學(xué)請(qǐng) 教，終于完成本次實(shí)驗(yàn)。第5章設(shè)計(jì)收獲和體會(huì)積分電路是控這次的課題讓我理解了積分電路和滯回比較器的作用和使用方法。制和測(cè)量系統(tǒng)中的重要單元，利用其充放電過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)延時(shí)、定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生。滯回比較器又稱為施密特觸發(fā)器，抗干擾能力強(qiáng)。它可以用于產(chǎn)生矩形波、三角波和鋸齒波等各種非正弦波信號(hào)，也可用于波形變換電路。這次小學(xué)期，自己動(dòng)手，查資料設(shè)計(jì)電路，分析電路，學(xué)習(xí)仿真軟件等，我